Question

1．發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的核心部件，發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量決定了整車的性能和品質(zhì)，現(xiàn)代汽車主要分汽油與柴油兩類發(fā)動(dòng)機(jī)，其中汽油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的是內(nèi)燃機(jī)的汽缸．若某臺(tái)以汽油為燃料的汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)有四個(gè)汽缸，其相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示． 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)表

1min內(nèi)完成工作循環(huán)	2500次	93#汽油	汽缸內(nèi)汽油和空氣的混合密度	1.5kg/m3
排氣量	2L		熱值	4×107（J/kg）
發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率	75（kW）		空燃比	14：1

（1）由圖甲可以看出，此時(shí)它正處在做功沖程，其能量轉(zhuǎn)化情況與乙（乙/丙）圖相同；
（2）汽車以100km/h的速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率最大，求1min內(nèi)做的有用功；
（3）汽車的排氣量是指發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的工作容積，汽車排氣量越大，功率越大．空燃比指汽缸內(nèi)空氣和燃油的質(zhì)量比．當(dāng)汽車以100km/h的速度勻速行駛時(shí)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)求汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率．

Answer 1

分析 （1）汽油機(jī)的進(jìn)氣門、排氣門均關(guān)閉，且活塞向下運(yùn)動(dòng)的沖程是做功沖程，內(nèi)燃機(jī)給汽車提供動(dòng)力；壓縮沖程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
（2）由表格數(shù)據(jù)可知，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出功率，根據(jù)W=Pt求出1min內(nèi)做有用功；
（3）①根據(jù)m=ρV算出燃?xì)獾馁|(zhì)量，然后根據(jù)空燃比算出汽油的質(zhì)量；
②發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是有用功跟汽油燃燒釋放熱量的比值．

解答 解：（1）由圖甲可知，進(jìn)氣門、排氣門均關(guān)閉，且活塞向下運(yùn)動(dòng)的沖程是做功沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
乙圖中水蒸氣推動(dòng)試管塞子做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；丙圖中向下按壓活塞，活塞壓縮氣體做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；故做功沖程的能量轉(zhuǎn)化形式與乙圖相同；
（2）汽車以100km/h速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，1min中內(nèi)做的有用功：
W=Pt=75000W×60s=4.5×10⁶J；
（3）①根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得，做一次功燃?xì)獾馁|(zhì)量：
m_{燃?xì)?/SUB>=ρV=1.5kg/m³×2×10^-3m³=3×10^-3kg，
因?yàn)榭杖急仁?4：1，
所以做一次功消耗的汽油質(zhì)量：
m=3×10^-3kg×$\frac{1}{15}$=2×10^-4kg；
②1min內(nèi)汽油燃燒釋放的熱量：
Q=m汽油q=2×10^-4kg×4×10⁷J/kg×2500=2×10⁷J，
發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{4.5×1{0}^{6}J}{2×1{0}^{7}J}$×100%=22.5%．
故答案為：（1）做功；乙；（2）4.5×10⁶；（3）22.5%．}

點(diǎn)評(píng) 本題考查了有關(guān)熱機(jī)的計(jì)算和應(yīng)用，涉及到?jīng)_程的判斷、能量的轉(zhuǎn)化、功的計(jì)算、熱值的計(jì)算、效率的計(jì)算，考查面比較廣，關(guān)鍵是理解表格中各參數(shù)的含義．